OXIGÈNE

pose d’azote et d’oxigène, l’acide carbonique , qui résulte de ruiiion du carbone avec l’oxigène. Les composés qui, à l’instar de ceux-ci, se combinent avec l’oxide de cuivre, se nomment acides 5 on nomme au contraire bases les combinaisons telles qne l’oxide de cuivre , l’oxide de plomb et d’autres oxides métalliques qui s’unissent aux aeides. Si un même corps forme deux degrés d’oxidation capables de donner des sels en s’unissant avec les acides, celle de ces combinaisons qui est la plus riche en oxigène se nomme oxide, tandis que l’autre porte le nom d’oxidule; ainsi le degré inférieur d’oxidation du fer, dans lequel 100 parties de fer sont unies à 29, 47 parties d’oxigène, se nomme oxidule de fer, et le degré supérieur résultant de 100 parties de fer et de 44j2o5 d’oxigène, porte le nom d’oxide.

On nomme sous-oxides les combinaisons oxigénées qui exigent une plus grande quantité d’oxigène pour pouvoir s’unir avec les acides. Ces combinaisons sont rares.

On nomme sur ou peroxides les combinaisons oxigénées qui doivent abandonner de l’oxigène pour pouvoir s’unir avec les acides j le peroxide de manganèse offre le meilleur exemple de cette classe de corps. Si l’on y verse de l’acide sulfurique, il n’y aura pas de combinaison, mais si on chauffe le mélange dans une cornue au-dessus d’une lampe à esprit de vin, il se développera un gaz, qu’on reconnaîtra facilement pour de l’oxigène 1 1), et, après avoir chauffé la masse aussi long- temps qu’il se dégage de l’oxigène, il restera dans la cornue une combinaison d’oxidule de manganèse et d’acide sulfurique; le pei’oxide ou suroxide de manganèse formé de 100 parties de métal et 56, 22 parties d’oxigène ayant du céder la moitié de son oxigène, pour foi’iner une

TlYnUOGENE.

hase capable de se combiner avec l’acide sulfurique. Cet exemple fait voir qu’un même corps s’unit avec l’oxigène en diverses proportions et d’après une loi déterminée.

L’oxidule de manganèse est formé de loo p. de métal et de 28 , 1 1 p. d’oxig.

L’oxide de manganèse 100 — > ki , i65

Le suroxide de manganèse 100 — 56, 22

L’acide manganésique 100 — 84, 33

L’acide surmanganésique xoo — 98, 385

Il résulte de cet exemple que les quantités pondérales d’oxigène qui, dans ces cinq combinaisons , sont tinies à un même poids de métal sont entre elles comme les nombres 2, 3, 4) 6, 'J. Une semblable simplicité de rapports s’observe dans les combinaisons de l’oxigène avec les autres corps simples.

Le plomb comme corps connu peut nous fournir encore un bon exemple.

L’oxide de plomb consiste en Le suroxide rouge —

Le suroxide brun —

de métal et en 7 ,

725 p. d’oxig.

HYDROGÈNE

Une température élevée décompose l’oxide de mercure en mercure et en oxigène. Toutes les combinaisons des métaux nobles avec l’oxigène sont susceptibles d’une pareille décomposition ; l’oxide de plomb au contraire n’est pas décomposé par la simple calcination. Pour séparer le plomb de l’oxigène, on doit y ajouter un corps doué de plus d’af6nité pour l’oxigène que le plomb , par exemple, du carbone; alors le carbone se eombinc

HYDROGÈNE

avec l’oxigène de l’oxide de plomb, et on obtient le plomb métallique. L’eau est dans le même cas. Une température élevée ne la décompose pas; mais si l’on y ajoute du potassium ou du sodium, il se forme une combinaison de potassium ou de sodium et d’oxigène, à savoir, de la potasse ou de la soude, et il se développe un corps gazeux , dont la combinaison avec l’oxigène constituait l’eau. Ce corps simple s’appelle hydrogène. Pour l’obtenir en plus grande quantité et d’une manière commode, on se sert du zinc. Le zinc arrosé d’eau ne décompose pas ce liquide; mais si on y ajoute de l’acide sulfurique, des bulles de gaz se développent du petit morceau de zinc, et le métal se dissout. Si l’on chauffe cette dissolution pour évaporer l’eau, il reste un sel résultant d’une combinaison d’acide sullurique et d’oxide de zinc; car l’oxide de zinc se comporte comme une base vis-à-vis de l’acide sulfurique. Ni le zinc, ni le fer n'ont pour l’oxigène une assez grande affinité, pour enlever ce corps à l’eau à la température ordinaire ; mais si on y ajoute de l’acide sulfurique, l’affinité de cet acide pour l’oxide de zinc concourt à l’action, et l’eau se décompose. Pour préparer ainsi le gaz hydrogène on emploie un flacon avec un bouchon percé de deux trous; par l’un des trous passe un long tube de verre muni à sa partie supérieure d’un entonnoir b et descendant par son extrémité inférieure jusqu’en a dans le flacon (^üg. 12); par l’autre trou passe un second tube f, qui n’entre qu’un peu jusqu’en e dans le flacon, et qu’un tube de caoutchouc réunit avec un troisième tube. L autre extrémité de celui-ci s’engage sous un cylindre renversé sur la cuve pneumatique. Après avoir jeté dans le flacon de petits morceaux de zinc (des plaques de

IIYOnOGENE.

/inc réduites en morceaux ou bien du zinc fondu et versé dans l’eau), on ferme l’appareil avec le bouchon; on verse d abord de l’eau par l’entonnoir, ensuite peu à peu de 1 acide sulfurique. Le tube de verre ba descendant jusqu’au dessous du niveau du liquide, le gaz qui se développe ne peut s’échapper que par le tube il monte en bulles dans le cylindre et en expulse l’eau. Après avoir obtenu de cette manière 3 à 4 cylindres pleins de gaz, si on examine les suivans, on trouve que le gaz qui se développe est incolore comme l’air atmosphérique, mais qu’il est susceptible de s’enflammer et de brûler. Si on retire de la cuve le tube de verre, et qu’on allume à l’ouverture de ce tube le gaz qui se dégagej celui-ci brûle avec une flamme peu intense , et un cylindre sec se ternit aussitôt qu’on le tient au-dessus de la flamme : c’est que le gaz, qui se forme, se combine de nouveau en brûlant avec l’oxigène de l’air et produit de l’eau.

Quelque peu lumineuse que soit la flamme du gaz hydrogène, elle est cependant très chaude, car aucune combinaison chimique n’est capable de produire une température aussi élevée que la combustion de l’hydrogène. Si l’on fait passer un courant de gaz oxigène à travers la flamme de l’hydrogène, les substances les plus réfractaires, l’argile, la silice et le platine se fondent avec facilité à la pointe de la flamme. On peut faire cette expérience absolument comme celle de la lampe à esprit de vin placée devant le gazomètre, en donnant encore une courbure vers le haut au tube dont on se sert pour le développement de l’hydrogène (/?^. i3).

Si après avoir mêlé 2 mesures de gaz hydrogène avec 5 mesures d’air atmosphérique, on allume le mélange,

HYDROGENK.

il se produit un bruit violent, une détonation, provenant de la combustion de l’hydrogène. Le gaz azote de l’air atmosphérique ne contribue pas à la combustion ; si donc on emploie une mesure d’oxigène au lieu de 5 mesures d’air atmosphérique, la détonation sera beaucoup plus forte. Une foule de combinaisons et de décompositions chimiques donnent lieu à des détonations pareilles; il est donc intéressant d’en connaître l’explication. Si l’on prend un calmar ou une boîte dont le couvercle ferme bien, et qu’on retire le couvercle très rapidement, on remarque une détonation faible analogue; si on l’en retire lentement, on n’entend plus rien. Lorsqu’on retire promptement le couvercle, l’air atmosphérique contenu dans la boîte, se dilate, et l’air extérieur ne peut pénétrer dans l’espace compris entre la boîte et son couvercle et dans lequel l’air est raréfié, qu’au moment où le couvercle est complètement enlevé ; alors il s’y précipite, et c’est ce conflit brusque de l’air qui produit le son. Les deux corps oxigène et hydrogène, qui sont l’un et l’autre gazeux , donnent de l’eau en se combinant. Cette eau , dont la température est d’abord très élevée , ne tarde pas à se refroidir et à prendre l’état liquide au milieu de l’air atmosphérique froid qui l’environne. L’eau liquide occupe un volume plus de mille fois moindre que sa vapeur chaude, et l’air atmosphérique, en s’engouffrant subitement dans le vide produit par cette condensation, fait naître la détonation tout comme dans l’expérience avec la boîte sauf le degré d’intensité. Le tonnerre lui-même n’est qu’en grand un phénomène tout -à- fait semblable; l’étincelle électrique (l’éclair) comprime brusquement l’air atmosphérique qu’elle traverse, celui-ci s’étend de nouveau immédia-

HYDROGÈNE

tement après. Cette compression , suivie immédiatement d’une dilatation, engendre le tonnerre.

On peut produire un son musical à l’aide de détonations qui se succèdent rapidement. Dans un tube, par exemple, un tube de verre de deux pieds de long, l’air se met en vibration si à l’une des extrémités quelque corps lui imprime un mouvement rapide; c’est ainsi, par exemple, qu’on produit le son fondamental dans le tube à l’aide de la branche d’une fourchette ordinaire ou d’un diapason faisant à peu près 5oo vibrations par seconde. Avec la flamme du gaz hydrogène on peut faire également résonner l’air comme avec le diapason, A cet effet on laisse échapper par un tube à ouverture étroite du gaz hydrogène préparé de la manière ordinaire dans un flacon æ, et on l’enflamme, après l’avoir laissé se dégager pendant un temps suffisant pour que tout l’air atmosphérique soit chassé de l’appareil. Si alors on tient à plusieurs reprises un tube de verre ouvert h {fig. i4) au-dessus de la flamme, jusqu’à ce que celle-ci soit diminuée à un certain point, on entend un son et on remarque en même temps que la flamme s’allonge et devient tremblante. Dans ce cas la combustion a lieu de la manière suivante. De petites quantités de gaz hydrogène se mêlent , à la faveur du courant d’air réglé, avec l’air atmosphérique et détonnent; ces phénomènes se reproduisent d’une manière continue, de telle sorte que l’air se dilate et se contracte subitement. Si le nombre des petites détonations qui ont lieu dans une seconde se rapproche de celui des vibrations que la colonne d’air dans le tube de verre exécute en une seconde, on obtient le son fondamental de la colonne d’air; si ce nombre est à peu près deux fois plus grand, on obtient l’octave immédiatement supérieure.

HYDROGÈNE

L’étinçelle électrique peut aussi bien qu’une allumette allumée enflammer un mélange de gaz hydrogène et de gaz oxigène : cette circonstance permettant d’opérer en vase clos, donne lieu à diverses expériences.

On peut donner au tube dans lequel on fait le mélange la forme d’un pistolet ou d’un canon ; deux tiges métalliques {Jig. i5) traversent les parois opposées du tube et se terminent intérieurement en pointes placées vis-à-vis et à une petite distanee l’une de l’autre, et extérieurement en boule b. Après avoir laissé entrer du gaz hydrogène dans le tube en le tenant au-dessus du tube de décharge de l’appareil au gaz hydrogène , on le ferme avec un bouchon c. En touchant du doigt l’un des boutons et en approchant l’autre du couvercle d’un électrophore ou du conducteur d’une machine électrique, on fait jaillir une étincelle électrique entre les deux pointes, et le gaz s’enflamme. La combinaison est accompagnée d’une forte explosion, et le bouchon est projeté au loin. L’expérience suivante est plus instructive : On remplit une très grande vessie {Jig. i6) de 2 mesures de gaz hydrogène et d’une mesure de gaz oxigène , en faisant communiquer le tube de verre e à l’aide d’un tube de caoutchouc avec le robinet l des gazomètres {Jig. 5) après avoir expulsé tout l’air atmosphérique contenu dans la vessie; le tube de verre g des gazomètres sert à déterminer la juste proportion des gaz qu’on laisse entrer dans la vessie. Outre le tube de verre qu’on lute avec de la cire après avoir rempli la vessie, deux fils d’arehal, dont les pointes recourbées se trouvent placées très près et en regard l’une de l’autre , traversent le bouchon; à l’extérieur ces tiges communiquent avec deux autres fils métalliques c et ^ auxquels on donne une

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iv, I

longueur considérable de 20 à 3o pieds, par exemple. Si maintenant on met les fils ^ et c en communication avec les deux armatures respectives d’une bouteille de Leyde chargée, l’étincelle électrique éclate en i et enflamme le mélange, la vessie se rompt et l’on voit une grande masse de feu.

Une allumette flambante ou une étincelle électrique ne sont pas les seuls moyens pour enflammer un mélange de gaz hydrogène et de gaz oxigènej un charbon ardent , un fil de platane chauffé jusqu’à 5o°, de l’éponge de platine froide (du platine métallique à un état de très grande division) remplissent le même but. Si on met de l’éponge de platine sur un cuovercle de platine ou de porcelaine ou sur une plaque quelconque ly), que l’on puisse mouvoir commodément

sur un creuset a, et qu’on y fasse arriver du gaz hydrogène àtravers un tube de verre d , la chaleur développée par la combinaison du gaz hydrogène avec le gaz oxigène de l’air atmosphérique, fait d’abord rougir le platine et finit par enflammer le gaz hydrogène. Cette propriété de se combiner facilement avec l’oxigène par le contact avec d’autres corps, caractérise surtout le gaz hydrogène, quoique d’autres gaz inflammables la possèdent également. En général tout corps métallique dans un état de très grande division s’unit très facilement avec l’oxigène, ou bien, si c’est un métal noble, favorise la combinaison de l’oxigène avec les gaz inflammables. Je reviendrai encore une fois sur cesphénomèmes à l’occasion de la combustion des corps dans l’air.

Si l’on met un instant seulement à découvert une éprouvette pleine dJiydrogène, ce corps s’échappe aussitôt et le gaz quelle contient n’est plus inflammable ; si au contraire on tient l’ouverture de l’éprouvette tour-

HYDROGÈNE. 21

ne'e vers le bas, le gaz y reste beaucoup plus long-temps. Lorsqu’après avoir retiré de la cuve pneumatique sur un obturateur de verre une cloclie tubulée remplie de gaz hydrogène , on enlève en même temps le bouchon et l’obturateur , et qu’on allume aussitôt le gaz à la tubulure, il se produit une flamme très longue. Si l’on renverse une éprouvette b pleine de gaz hydrogène de telle sorte qu’au-dessus de son orifice se trouve une autre éprouvette {^jig i8), et qu’on retire l’obturateur qui fermait l’éprouvette le gaz que contient l’éprouvette a sera inflammable immédiatement après; ce qui prouve que le gaz hydrogène s’est élevé.

Toutes ces expériences montrent que le gaz hydrogène est beaucoup plus léger que Tair atmosphérique. Cela se volt mieux encore à l’aide d’une vessie pleine de gaz hydrogène. On adapte et on ficelle solidement un robinet à une vessie bien desséchée, et après avoir exprimé l’air atmosphérique de la vessie, on met le robinet en communication, àl’aide d’un tube de caoutchouc, avec le robinet l du gazomètre 19). Si on ouvre ces deux robinets et le robinet m, l’eau s’écoule à travers celui-ci du cylindre de cuivre supérieur dans l’inférieur, et le gaz comprimé dans le gazomètre entre par le robinet l dans la vessie; la vessie pleine, on ferme les robinets et on défait le tube de caoutchouc du robinet /. On peut fixer un tube de verre au tube de caoutchouc. Si on plonge la pointe de ce tube de verre dans de l’écume de savon, il en reste un peu dans le tube de verre; en comprimant la vessie, on obtient des bulles de savon qui sont ren)plies de gaz hydrogène et qui s’élèvent promptement. Si l’on remplit de la même manière une vessie avec un mélange de gaz oxigène et de gaz

HYDROGÈNE

hydrogène dans les proportions convenables pour former de l’eau, les bulles de savon qu’on en obtient montent également dans l’air , s’enflamment à l’approche d’une bougie, et détonnent fortement.

Je rapporterai dans l’histoire de l’air atmosphérique la manière dont on a déterminé exactement le poids du gaz hydrogène, et comment on a trouvé qu’il est environ i4 1/2 fois plus léger que l’air atmosphérique. Un ballon de baudruche rempli de gaz hydrogène s’élève déjà dans l’air, s’il n’a qu’un diamètre de 6 pouces; il pèse alors environ 35 à 36 grains, et le gaz hydrogène qui y entre, environ 5 grains , soit ballon et gaz hydrogène ensemble 4o à 4i grains. Le ballon se remplit à peu près de la même manière que la vessie, avec cette seule différence qu’on fait d’abord passer le gaz à travers une couche de chlorure de calcium; cette substance a une grande affinité pour l’eau, de sorte que son contact dessèche promptement les gaz humides. On fait communiquer le robinet / avec un tubé plein de chlorure de calcium i( Jig. 20) et l’on fixe à celui-ci le ballon à l’aide d’un fil de soie très mince; dès que le ballon est plein on le lie avec ce fil et on le laisse monter.

Le gaz hydrogène qu’on emploie pour ces sortes d’expériences , est ordinairement impur. Sa densité n’est pas plus de 10 fois moindre que celle de l’air atmosphérique ; ainsi une quantité d’air atmosphérique occupant le même volume que le ballon, pèserait 5o grains, et par conséquent 9 à 10 grains de plus que le gaz hydrogène et le ballon ensemble. Si on confectionnait le ballon avec du papier de poste il devrait être un tant soit peu plus grand. Dans les aérostats on se sert d’un ballon «le taffetas verni. Un ballon de 20 pieds de diamètre peut

contenir environ 4ooo pieds cubes de gaz hydrogène et porte outre le taffetas sSS livres. Un ballon de 3o pieds de diamètre est susceptible de contenir i4ooo pieds cubes de gaz et porte 928 livres.

L’hydrogène ne se combine qu’avec peu de corps simples , avec les uns directement , par exemple avec l’oxigène et le chlore , si on enflamme un mélange de ces corps avec le gaz hydrogène j avec d’autres par la décomposition de combinaisons déjà formées, par exemple, avec le soufre, si l’on verse sur du sulfure de fer de l’eau et de l’acide sulfurique. L’eau est décomposée comme si l’on avait employé du fer métallique et il se forme du sulfate d’oxidule de fer ; quant à l’hydrogène de l’eau , il s’unit avec le soufre et forme du gaz hydrogène sulfuré. Il n’y a que trois métaux, savoir : le sélénium, le tellure et l’arsenic qui puissent se combiner avec l’hydrogène; les autres ne montrent pour lui aucune affinité. L’hydrogène se trouve en outre dans toutes les substances animales et végétales.

Une partie des combinaisons de l’hydrogène sont des acides, et se combinent avec plusieurs bases pour former des sels, tel est par exemple l’acide hydrochlorique. La combinaison de l’hydrogène avec l’azote, l’ammoniaque, est une base très puissante; d’autres combinaisons sont indifférentes, c’est-à-dire ni acides ni basiques, tel est par exemple l’hydrogène arseniqué.